(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状のパンチ２を軸方向に駆動してワーク３に孔４を設ける孔加工装置において、
前記ワーク３の一部分を前記ワーク３の融点以下の温度範囲で局所的に加熱する局所加熱手段６と、
この局所加熱手段６により加熱された前記ワーク３の一部分に向けて、前記パンチ２を軸方向に駆動するパンチ駆動手段７とを備え、
前記局所加熱手段６はレーザ発振器６であり、
前記ワーク３の一部分は、前記レーザ発振器６が発するレーザにより加熱され、
また、前記ワーク３の一部分は、レーザが直接的に当たるレーザ面２０と、前記パンチ２の先端が当接するパンチ面２１とを有し、
前記パンチ２は、前記パンチ面２１から前記レーザ面２０に向かって前記ワーク３を打ち抜くことで前記孔４を設け、前記ワーク３を打ち抜いている間、前記ワーク３から反力としての加工荷重を受け、
前記レーザ発振器６は、前記レーザ面２０の温度が前記ワーク３の融点以下となるように、かつ、加熱に伴う前記ワーク３の軟化によって前記加工荷重が前記パンチ２の座屈荷重よりも小さくなるように、レーザによる加熱条件が設定されていることを特徴とする孔加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の孔加工装置において、
前記加工荷重は、前記局所加熱手段６の加熱に伴う前記ワーク３の軟化によって前記パンチ２の座屈荷重よりも小さくなっていることを特徴とする孔加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の孔加工装置において、
前記レーザ発振器６および前記パンチ駆動手段７を制御する制御手段８を備え、
この制御手段８は、前記レーザ発振器６によるレーザの発生が停止してレーザが前記レーザ面２０に当たらなくなった後に前記パンチ２による前記ワーク３の打ち抜きが始まるように、前記レーザ発振器６および前記パンチ駆動手段７を制御することを特徴とする孔加工装置。
【請求項４】
柱状のパンチ２を軸方向に駆動してワーク３に孔４を設ける孔加工方法において、
前記ワーク３の一部分を前記ワーク３の融点以下の温度範囲で局所的に加熱する局所加熱工程と、
この局所加熱工程により加熱された前記ワーク３の一部分に向けて、前記パンチ２を軸方向に駆動して前記パンチ２により前記ワーク３を打ち抜く打ち抜き工程とを備え、
前記局所加熱工程はレーザ発振器６を用いて行われ、
前記ワーク３の一部分は、前記レーザ発振器６が発するレーザにより加熱され、
また、前記ワーク３の一部分は、レーザが直接的に当たるレーザ面２０と、前記パンチ２の先端が当接するパンチ面２１とを有し、
前記パンチ２は、前記パンチ面２１から前記レーザ面２０に向かって前記ワーク３を打ち抜くことで前記孔４を設け、前記ワーク３を打ち抜いている間、前記ワーク３から反力としての加工荷重を受け、
前記レーザ発振器６は、前記レーザ面２０の温度が前記ワーク３の融点以下となるように、かつ、加熱に伴う前記ワーク３の軟化によって前記加工荷重が前記パンチ２の座屈荷重よりも小さくなるように、レーザによる加熱条件が設定されていることを特徴とする孔加工方法。
【請求項５】
請求項４に記載の孔加工方法において、
前記加工荷重は、前記局所加熱工程の加熱に伴う前記ワーク３の軟化によって前記パンチ２の座屈荷重よりも小さくなっていることを特徴とする孔加工方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の孔加工方法において、
前記レーザ発振器６によるレーザの発生が停止してレーザが前記レーザ面２０に当たらなくなった後に、前記打ち抜き工程における前記パンチ２による前記ワーク３の打ち抜きを始めることを特徴とする孔加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状のパンチを軸方向に駆動してワークに孔を設ける孔加工装置および孔加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パンチを用いた打ち抜きにより孔を設ける孔加工装置では、孔の長さＬと直径Ｄとの比（以下、Ｌ／Ｄと呼ぶ。）が大きくなるほど、パンチ座屈の虞が高まることが課題となっている。そこで、パンチを用いることなく、放電加工やレーザ加工により孔を設けることができる孔加工装置が考えられている。
【０００３】
ところで、放電加工により孔を設ける場合、打ち抜き加工に比べて加工時間が長くなり、生産性が低下する課題がある。また、レーザ加工により孔を設ける場合、生産性の低下を回避できるものの、打ち抜き加工や放電加工に比べて孔の寸法精度や面性状等の加工品質が劣る課題がある。そこで、生産性と加工品質との両立を目的として、例えば、特許文献１に記載の孔加工装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１の孔加工装置は、レーザヘッド、パンチおよびダイスを備え、レーザ加工と打ち抜き加工とを併用して孔を設けるものである。すなわち、特許文献１の孔加工装置によれば、レーザ加工によりワークに下孔を開けた後、下孔の周縁を削り取るように下孔よりも径大のパンチによりワークを打ち抜く。これにより、特許文献１の孔加工装置は、パンチが座屈する虞を低減した上で、生産性と加工品質との両立を達成しようとしている。
しかし、特許文献１の孔加工装置によれば、レーザによる下孔形成とパンチによる打ち抜きとの軸合わせが煩雑であり、新たに課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０５０９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、生産性と加工品質との両立が可能な孔加工装置および孔加工方法において、パンチ座屈の虞を低減してＬ／Ｄの大きな孔を設けることを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、孔加工装置は、柱状のパンチを軸方向に駆動してワークに孔を設けるものである。
また、孔加工装置は、ワークの一部分をワークの融点以下の温度範囲で局所的に加熱する局所加熱手段と、局所加熱手段により加熱されたワークの一部分に向けて、パンチを軸方向に駆動するパンチ駆動手段とを備える。
ここで、局所加熱手段はレーザ発振器であり、ワークの一部分は、レーザ発振器が発するレーザにより加熱される。
また、ワークの一部分は、レーザが直接的に当たるレーザ面と、パンチの先端が当接するパンチ面とを有し、パンチは、パンチ面からレーザ面に向かってワークを打ち抜くことで孔を設け、ワークを打ち抜いている間、ワークから反力としての加工荷重を受ける。そして、レーザ発振器は、レーザ面の温度がワークの融点以下となるように、かつ、加熱に伴うワークの軟化によって加工荷重がパンチの座屈荷重よりも小さくなるように、レーザによる加熱条件が設定されている。
【０００８】
これにより、ワークを局所的に軟化させて局所的に変形抵抗の小さい部分を生じさせ、変形抵抗の小さい部分をパンチで打ち抜くことができるので、パンチ座屈の虞を低減してＬ／Ｄの大きな孔を容易に設けることができる。また、孔を設ける工程は、パンチを用いた打ち抜き加工に、ワークの局所的な加熱を追加したものになるので、加工時間はさほど長くならず生産性も低下しない。さらに、打ち抜き加工により孔を設けるので加工品質も低下しない。
以上により、生産性と加工品質との両立が可能な孔加工装置において、パンチ座屈の虞を低減してＬ／Ｄの大きな孔を設けることが可能になる。
【０００９】
また、ワークを全体的に加熱して軟化させるのではなく局所的に加熱して軟化させるので、打ち抜きに伴って孔の周辺部に発生する変形領域を縮小することができるとともに、加熱に必要なエネルギーを低減することができる。
【００１０】
さらに、打ち抜き加工により孔を設ける場合、通常、ワークに設ける孔に対応した孔を有するダイスが必要となり（以下、ダイス側の孔をダイス孔と呼ぶ。）、ワークにおいて孔を設ける位置とダイス孔とを合わせた上でパンチによりワークを打ち抜く必要がある。すなわち、パンチによる押圧力に抗してダイス孔周縁により形成されるダイス刃先によりワークを支持することで、ダイス刃先によりワークにクラックを発生させて孔に相当する肉部を除去する必要がある。
【００１１】
これに対し、請求項１の手段によれば、ワークを局所的に加熱して軟化させることで、温度差に基づく変形抵抗の差を利用して孔に相当する肉部を除去することができる。このため、ダイスを用いることなくワークに孔を設けることができるので、ダイスを配するのが難しいワーク形状を孔加工の対象とする場合に、無理にダイスを配さずに孔を設けることができる。
また、局所加熱手段はレーザ発振器であり、ワークの一部分は、レーザ発振器が発するレーザにより加熱されるので、ワークにおける加熱領域や加熱温度等の設定を自在に変更することができる。
さらに、レーザによる加熱条件は、レーザ面の温度がワークの融点以下となるように、かつ、加熱に伴うワークの軟化によって加工荷重がパンチの座屈荷重よりも小さくなるように設定されているので、ワークが溶融して孔径精度や面性状が低下するのを回避しながら、パンチの座屈を確実に阻止することができる。
【００１２】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、加工荷重は、局所加熱手段の加熱に伴うワークの軟化によってパンチの座屈荷重よりも小さくなっている。
これにより、打ち抜き中のパンチの座屈を確実に阻止することができる。
【００１５】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、孔加工装置は、レーザ発振器およびパンチ駆動手段を制御する制御手段を備える。そして、制御手段は、レーザ発振器によるレーザの発生が停止してレーザがレーザ面に当たらなくなった後にパンチによるワークの打ち抜きが始まるように、レーザ発振器およびパンチ駆動手段を制御する。
これにより、レーザによるパンチの破損を阻止するとともに、レーザ加熱停止後の冷却により変形抵抗が増加する前にパンチによる打ち抜きを終えることができる。
【００１６】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、孔加工方法は、柱状のパンチを軸方向に駆動してワークに孔を設けるものである。また、孔加工方法は、ワークの一部分をワークの融点以下の温度範囲で局所的に加熱する局所加熱工程と、局所加熱工程により加熱されたワークの一部分に向けて、パンチを軸方向に駆動してパンチによりワークを打ち抜く打ち抜き工程とを備える。
ここで、局所加熱工程はレーザ発振器を用いて行われ、ワークの一部分は、レーザ発振器が発するレーザにより加熱される。
また、ワークの一部分は、レーザが直接的に当たるレーザ面と、パンチの先端が当接するパンチ面とを有し、パンチは、パンチ面からレーザ面に向かってワークを打ち抜くことで孔を設け、ワークを打ち抜いている間、ワークから反力としての加工荷重を受ける。そして、レーザ発振器は、レーザ面の温度がワークの融点以下となるように、かつ、加熱に伴うワークの軟化によって加工荷重がパンチの座屈荷重よりも小さくなるように、レーザによる加熱条件が設定されている。
これにより、請求項１の手段と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、加工荷重は、局所加熱工程の加熱に伴うワークの軟化によってパンチの座屈荷重よりも小さくなっている。
これにより、請求項２の手段と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段によれば、レーザ発振器によるレーザの発生が停止してレーザがレーザ面に当たらなくなった後に、打ち抜き工程におけるパンチによるワークの打ち抜きを始める。
これにより、請求項３の手段と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）は孔加工装置の全体構成図であり、（ｂ）は孔加工装置の要部構成図である（実施例）。
【図２】レーザによる加熱開始および加熱停止に伴うレーザ面およびパンチ面における温度推移を示すタイムチャートである（実施例）。
【図３】（ａ）はワークセットにワークを載せた状態を示す説明図であり、（ｂ）はワーク押えおよびパンチガイドによりワークを押えてレーザによりワークを加熱している状態を示す説明図であり、（ｃ）はパンチによりワークを打ち抜いている状態を示す説明図であり、（ｄ）はパンチをワーク押えおよびパンチガイドとともに引き上げた状態を示す説明図である（実施例）。
【図４】孔加工装置の要部構成図である（参考例）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施形態の孔加工装置は、柱状のパンチを軸方向に駆動してワークに孔を設けるものである。また、孔加工装置は、ワークの一部分をワークの融点以下の温度範囲で局所的に加熱する局所加熱手段と、局所加熱手段により加熱されたワークの一部分に向けて、パンチを軸方向に駆動するパンチ駆動手段とを備える。
【００２３】
また、パンチは、ワークを打ち抜いている間、ワークから反力としての加工荷重を受ける。そして、加工荷重は、局所加熱手段の加熱に伴うワークの軟化によってパンチの座屈荷重よりも小さくなっている。
また、局所加熱手段はレーザ発振器であり、ワークの一部分は、レーザ発振器が発するレーザにより加熱される。
【００２４】
また、ワークの一部分は、レーザが直接的に当たるレーザ面と、パンチの先端が当接するパンチ面とを有し、パンチは、パンチ面からレーザ面に向かってワークを打ち抜くことで孔を設ける。そして、レーザ発振器は、レーザ面の温度がワークの融点以下となるように、かつ、加熱に伴うワークの軟化によって加工荷重がパンチの座屈荷重よりも小さくなるように、レーザによる加熱条件が設定されている。
【００２５】
さらに、孔加工装置は、レーザ発振器およびパンチ駆動手段を制御する制御手段を備える。そして、制御手段は、レーザ発振器によるレーザの発生が停止してレーザがレーザ面に当たらなくなった後にパンチによるワークの打ち抜きが始まるように、レーザ発振器およびパンチ駆動手段を制御する。
【実施例】
【００２６】
〔実施例の構成〕
実施例の孔加工装置１の構成を、図１に基づいて説明する。
孔加工装置１は、柱状のパンチ２を軸方向に駆動してワーク３に孔４を設けるものであり、例えば、Ｌ／Ｄが２以上となる場合でもパンチ２が座屈することなく孔４を設けることができるものである。
【００２７】
そして、孔加工装置１は、例えば、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタのボディをワーク３として噴射孔を設けるために利用されたり、インジェクタの背圧室を形成するプレートをワーク３として背圧室への燃料の流出入流路を設けるために利用されたりする。なお、パンチ２の材質は、例えば、炭化タングステンとバインダとしてのコバルトとを混合して焼結した超硬である。
【００２８】
孔加工装置１は、ワーク３の一部分をワーク３の融点以下の温度範囲で局所的に加熱する局所加熱手段６と、局所加熱手段６により加熱されたワーク３の一部分に向けて、パンチ２を軸方向に駆動するパンチ駆動手段７と、局所加熱手段６およびパンチ駆動手段７を制御する制御手段８と、ワーク３を保持するワーク保持手段９とを備える。
【００２９】
ここで、パンチ駆動手段７は、例えば、パンチ２を駆動する駆動力を発生するエアシリンダ１２等からなる。
また、ワーク保持手段９は、例えば、パンチ２の先端部を摺動自在に保持してパンチ２の軸方向への移動をガイドするパンチガイド１３、ワーク３を載せるワークセット１４、およびパンチガイド１３を内周側に保持するとともにワークセット１４に載ったワーク３を押えるワーク押え１５等からなる。
【００３０】
なお、ワーク押え１５は、例えば、パンチ２の後端部２ａを摺動自在に保持するパンチホルダとしても機能する。また、パンチガイド１３にガイドされるパンチ２の先端部２ｂは、孔４の径に応じて細長に設けられており、先端部２ｂがワーク３を打ち抜くことで孔４が設けられる。そして、後端部２ａは先端部２ｂよりも径大に設けられている。
【００３１】
また、パンチガイド１３の後端面および後端部２ａの先端面は、例えば、パンチガイド１３に後端部２ａが嵌合することができるように、それぞれ、先端側に向かい縮径するようにテーパ状に設けられている。さらに、パンチ２、パンチガイド１３およびワーク押え１５の先端は、ワーク３から引き上げられた状態において、軸方向に関して同一の位置となるように構成されている。
【００３２】
局所加熱手段６は、ワーク３の一部分を溶融しないように局所的に軟化させて局所的に変形抵抗の小さい部分を生じさせるものであり、ワーク３において局所的に変形抵抗の小さい部分を生じさせることで、加工荷重をパンチ２の座屈荷重よりも小さくするものである。ここで、加工荷重とは、パンチ２がワーク３を打ち抜いている間、ワーク３から受ける反力であり、加工荷重がパンチ２の座屈荷重よりも大きいとパンチ２が座屈してしまう。そこで、局所加熱手段６の加熱によりワーク３を溶融しない範囲で軟化させて変形抵抗を減少させ、加工荷重をパンチ２の座屈荷重よりも小さくする。
【００３３】
また、局所加熱手段６は、例えば、レーザ発振器であり（以下、局所加熱手段６をレーザ発振器６とする。）、ワーク３の一部分は、レーザ発振器６が発するレーザにより加熱されて軟化する。すなわち、レーザ発振器６が発振したレーザは、ファイバー１７を通ってレーザヘッド１８に達し、レーザヘッド１８により集光されてワーク３に向けて照射され、ワーク３を加熱して軟化させる。
【００３４】
ここで、ワーク３の一部分は、レーザが直接的に当たるレーザ面２０と、パンチ２の先端が当接するパンチ面２１とを有し、パンチ２は、パンチ面２１からレーザ面２０に向かってワーク３を打ち抜くことで孔４を設ける。また、レーザヘッド１８は、ノズル２２の先端がワークセット１４に載ったワーク３のレーザ面２０に対向するように配され、さらに、レーザヘッド１８とパンチ２とは、例えば、レーザの照射軸とパンチ２の軸心とが同軸となるように、位置取りされている。
【００３５】
このため、レーザにより加熱されたワーク３は、他の場所に移動されずに同じ場所に留まったままで、パンチ２により打ち抜かれる。
ここで、例えば、図２に示すように、レーザによる加熱開始から加熱停止後の所定時間経過までのレーザ面２０およびパンチ面２１における温度推移は、加熱開始とともに急激に上昇した後、徐々に上昇の勾配が緩やかになり、やがて加熱停止とともに急激に下降した後、徐々に下降の勾配が緩やかになる。このため、加熱停止後、変形抵抗は急速に増加してパンチ２の座屈荷重を超えてしまう。
【００３６】
したがって、加熱後のワーク３を別の場所に移動してパンチ２による打ち抜きを行おうとすると、極めて迅速かつ正確にワーク３を移動しなければならず、移動操作が煩雑になる。そこで、加熱後のワーク３を移動しなくてもパンチ２による打ち抜きを行えるように、パンチ２とレーザヘッド１８とを、例えば、パンチ２の軸心とレーザの照射軸とが同軸となるように、位置取りする。
【００３７】
また、レーザ発振器６は、レーザ面２０の温度がワーク３の融点以下となるように、かつ、レーザによる加熱に伴うワーク３の軟化によって加工荷重がパンチ２の座屈荷重よりも小さくなるように、電力、周波数、デューティ比、加熱時間（照射時間）、デフォーカス（焦点距離）等の加熱条件が設定されている。
【００３８】
すなわち、レーザによる加熱中はワーク３においてレーザ面２０の温度が最も高く、ワーク３の溶融は、レーザ面２０において最も発生しやすくなる。そこで、レーザ面２０の温度がワーク３の融点以下となるように、かつ、加工荷重がパンチ２の座屈荷重よりも小さくなるように、レーザ発振器６による加熱条件が設定されている。
【００３９】
なお、打ち抜きに伴って孔４の周辺部に発生する変形領域を縮小するとともに、加熱に必要なエネルギーを低減する観点から、レーザ面２０における加熱領域は小さい方が好ましい。よって、例えば、レーザスポット径は、パンチ２の径の１０倍程度に設定されている。
【００４０】
制御手段８は、例えば、各種センサから入力される検出信号に基づき、レーザ発振器６やパンチ駆動手段７等を駆動制御するための制御信号を出力するマイコン等を構成するように設けられている。すなわち、制御手段８は、制御処理および演算処理を行うＣＰＵ、各種のデータおよびプログラム等を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶装置、入力装置、ならびに出力装置等を含んで構成されるものである。
【００４１】
そして、制御手段８は、レーザ発振器６によるレーザの発生が停止してレーザがレーザ面２０に当たらなくなった後にパンチ２によるワーク３の打ち抜きが始まるように、レーザ発振器６およびパンチ駆動手段７を制御する。つまり、制御手段８は、パンチ２がレーザの照射により破損しないように、かつ、レーザによる加熱停止後に変形抵抗がパンチ２の座屈荷重を超える前に打ち抜きが終わるように、レーザ発振器６およびパンチ駆動手段７を制御する。
【００４２】
すなわち、制御手段８からパンチ駆動手段７にパンチ２を駆動するための制御信号が出力されてから、現実にパンチ２がワーク３に当接して打ち抜きを開始するまでにはタイムラグが存在する。例えば、パンチ駆動手段７がエアシリンダ１２である場合、制御信号の出力→高圧エアの導入をオンオフするソレノイドバルブ２３への通電開始→高圧エアの導入に伴うエアシリンダ１２の動作開始→パンチ２による打ち抜き開始、といった段階を踏むため、タイムラグが発生する。
【００４３】
そこで、タイムラグを考慮して、制御手段８では、例えば、レーザ発生停止よりも所定時間前にパンチ２を駆動するための制御信号を出力するように、レーザ発生開始からの経過時間に対する時間監視手段が設定されている。
【００４４】
〔実施例の加工方法〕
実施例の孔加工装置１による加工方法を、図３を用いて説明する。
孔加工装置１による加工方法は、レーザ発振器６によりワーク３の一部分をワーク３の融点以下の温度範囲で局所的に加熱する局所加熱工程と、局所加熱工程により加熱されたワーク３の一部分に向けて、パンチ駆動手段７によりパンチ２を軸方向に駆動してパンチ２によってワーク３を打ち抜く打ち抜き工程とを含むものである。
以下、局所加熱工程と打ち抜き工程とを中心に、孔加工装置１による加工方法を説明する。
【００４５】
まず、局所加熱工程の前にワーク３をワーク保持手段９にセットする。すなわち、ワーク３をワークセット１４に載せ（図３（ａ）参照）、ワークセット１４に載せたワーク３をワーク押え１５により押えて保持する（図３（ｂ）参照）。
【００４６】
次に、レーザ発振器６を動作させて局所加熱工程を開始する。これにより、ワーク３のレーザ面２０に所定のレーザスポット径を形成するようにレーザが照射され（図３（ｂ）参照）、ワーク３の一部分が溶融しない程度に加熱されて軟化し、ワーク３の一部分において、変形抵抗がパンチ２の座屈荷重よりも小さくなる。また、レーザ発振器６によるレーザの発生開始と同時に、パンチ２の駆動開始に対する時間監視を開始する。
【００４７】
そして、時間監視手段により設定された時間が経過した後、制御手段８からパンチ駆動手段７にパンチ２を駆動するための制御信号が出力され、引き続き、設定された加熱時間が経過して、レーザ発振器６によるレーザの発生が停止される。これにより、一旦上昇したワーク３の温度が低下を開始し、変形抵抗が増加し始める。
【００４８】
やがて、パンチ２を駆動するための制御信号の出力に応じて打ち抜き工程が開始される。すなわち、制御信号の出力に応じて、パンチ２がワーク３の方に向かって駆動され、打ち抜きが始まる。このとき、レーザはレーザ面２０に当たらなくなっており、パンチ２にレーザが当たる事態は回避されている。そして、ワーク３が冷えすぎて変形抵抗がパンチ２の座屈荷重を超えてしまう前に打ち抜きが終了し（図３（ｃ）参照）、パンチ２が引き上げられる（図３（ｄ）参照）。
【００４９】
〔実施例の効果〕
実施例の孔加工装置１は、ワーク３の一部分をワーク３の融点以下の温度範囲で局所的に加熱するレーザ発振器６と、レーザにより加熱されたワーク３の一部分に向けて、パンチ２を軸方向に駆動するパンチ駆動手段７とを備える。
これにより、ワーク３を局所的に軟化させて局所的に変形抵抗の小さい部分を生じさせ、変形抵抗の小さい部分をパンチ２で打ち抜くことができるので、パンチ２の座屈の虞を低減してＬ／Ｄの大きな孔４を容易に設けることができる。
【００５０】
また、孔４を設ける工程は、パンチ２を用いた打ち抜き加工に、ワーク３の局所的な加熱を追加したものになるので、加工時間はさほど長くならず生産性も低下しない。さらに、打ち抜き加工により孔４を設けるので加工品質も低下しない。
以上により、生産性と加工品質との両立が可能な孔加工装置１において、パンチ２の座屈の虞を低減してＬ／Ｄの大きな孔４を設けることが可能になる。
【００５１】
また、ワーク３を全体的に加熱して軟化させるのではなく局所的に加熱して軟化させるので、打ち抜きに伴って孔４の周辺部に発生する変形領域を縮小することができるとともに、加熱に必要なエネルギーを低減することができる。
【００５２】
さらに、打ち抜き加工により孔４を設ける場合、通常、ダイスが必要となり、ワーク３において孔４を設ける位置とダイス孔とを合わせた上でパンチ２によりワーク３を打ち抜く必要がある。すなわち、パンチ２による押圧力に抗してダイス孔周縁により形成されるダイス刃先によりワーク３を支持することで、ダイス刃先によりワーク３にクラックを発生させて孔４に相当する肉部を除去する必要がある。
【００５３】
これに対し、孔加工装置１によれば、ワーク３を局所的に加熱して軟化させることで、温度差に基づく変形抵抗の差を利用して孔４に相当する肉部を除去することができる。このため、ダイスを用いることなくワーク３に孔４を設けることができるので、ワーク３の形状がダイスを配するのに困難である場合に、無理にダイスを配さずに孔４を設けることができる。
また、ワーク３の一部分を、レーザ発振器６が発するレーザにより加熱するので、ワーク３における加熱領域や加熱温度等の設定を自在に変更することができる。
【００５４】
また、レーザ発振器６は、レーザ面２０の温度がワーク３の融点以下となるように、かつ、加熱に伴うワーク３の軟化によって加工荷重がパンチ２の座屈荷重よりも小さくなるように、レーザによる加熱条件が設定されている。
これにより、ワーク３が溶融して孔径精度や面性状が低下するのを回避しながら、パンチ２の座屈を確実に阻止することができる。
【００５５】
また、制御手段８は、レーザ発振器６によるレーザの発生が停止してレーザがレーザ面２０に当たらなくなった後にパンチ２によるワーク３の打ち抜きが始まるように、レーザ発生開始からの経過時間に対する時間監視手段を有する。
これにより、レーザによるパンチ２の破損を阻止するとともに、レーザ加熱停止後の冷却により変形抵抗が増加する前にパンチ２による打ち抜きを終えることができる。
【００５６】
〔変形例〕
孔加工装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
なお、図４は参考例を示すものであり、ワーク３の一部分に通電してジュール熱によりワーク３の一部を加熱して軟化させる。すなわち、ワークセット１４およびワーク押え１５のそれぞれに電極２５、２６および絶縁材２７、２８を配して電極２５、２６によりワーク３の一部分を挟み込んでワーク３の一部分に通電してジュール熱によりワーク３の一部を加熱して軟化させるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１  孔加工装置
２  パンチ
３  ワーク
４  孔
６  レーザ発振器（局所加熱手段）
７  パンチ駆動手段
８  制御手段
２０  レーザ面
２１  パンチ面
【図１】
0005299403.tif 000002
【図２】
0005299403.tif 000003
【図３】
0005299403.tif 000004
【図４】
0005299403.tif 000005